Révéler le cycle in situ de l’oxygène, du carbone et des nutriments d’un point chaud biologique animé par des éponges dans l’Arctique

La vie prospère dans l’Arctique profond et obscur

Bien en dessous des vagues, dans des eaux proches de la congélation et sans aucune lumière, des scientifiques ont découvert une communauté étonnamment active : d’immenses champs d’éponges des grands fonds qui vivent sur une montagne sous-marine arctique. Cette étude explore comment ces animaux apparemment simples soutiennent tout un écosystème caché en consommant de l’oxygène, en exploitant des aliments invisibles et en recyclant des nutriments clés dont dépend le reste de la vie océanique.

Une ville sous-marine d’éponges

La recherche se concentre sur Schulz Bank, un seamount imposant le long de la dorsale médio-océanique arctique dont le sommet se trouve à environ 580 mètres sous la surface. Son sommet est recouvert de denses « zones d’éponges », où différents types d’éponges forment des structures semblables à des récifs constituées d’aiguilles squelettiques vitreuses. Ces champs d’éponges créent un habitat tridimensionnel qui abrite des poissons, des coraux et de nombreux petits invertébrés. De puissants courants tourbillonnent autour du seamount, piégeant des particules et de la matière organique issues des floraisons planctoniques saisonnières et les acheminant vers le sommet, transformant celui-ci en un point chaud biologique des grands fonds malgré des environs pauvres en nourriture et hostiles.

Mesurer la respiration et les déchets sur le fond marin

Pour comprendre le fonctionnement de cette communauté, l’équipe a utilisé des véhicules télécommandés pour placer des chambres acryliques transparentes sur des zones du champ d’éponges. Chaque chambre enfermait une petite portion du fond et ses animaux résidents. Pendant plusieurs heures, des instruments ont enregistré les variations d’oxygène et prélevé des échantillons d’eau pour suivre les micro-organismes infimes et les nutriments dissous tels que différentes formes d’azote et de phosphore. En comparant des chambres contenant beaucoup de biomasse d’éponges à d’autres avec des éponges petites ou dispersées, les chercheurs ont pu estimer à quel point les éponges elles-mêmes influent sur la chimie de l’eau environnante.

Un point chaud des grands fonds pour l’utilisation du carbone

Le champ d’éponges s’est révélé être une centrale de respiration. La communauté consommait de l’oxygène à des taux comparables à ceux mesurés sur des récifs coralliens profonds renommés et bien supérieurs à ceux des sédiments meubles voisins dans l’Arctique. En termes simples, les éponges et leurs voisins brûlent le carbone organique beaucoup plus rapidement que ne le permettrait raisonnablement la pluie lente et continue de nourriture depuis la surface. Ce déséquilibre implique que les éponges exploitent des sources alimentaires supplémentaires, moins visibles, en particulier le carbone organique dissous et le plancton microscopique, qu’elles filtrent en continu dans l’eau. Leur activité relie étroitement l’eau sus-jacente au fond marin, transformant rapidement un carbone autrement inaccessibles en formes pouvant alimenter le réseau trophique benthique plus large.

Transformer les déchets en engrais pour les profondeurs

Parallèlement à leur consommation d’oxygène et de carbone, les éponges libèrent un flux régulier de nutriments inorganiques—ammonium, nitrate, nitrite et phosphate—dans l’eau. Ces nutriments agissent comme des engrais, pouvant nourrir des microbes et des algues bien au-delà du seamount. Les chambres contenant plus de biomasse d’éponges montraient généralement des rejets de nutriments plus élevés, soulignant le rôle central de ces animaux. L’étude a aussi montré que les différents types d’éponges se comportent différemment. Les éponges pauvres en micro-organismes internes avaient tendance à libérer des quantités particulièrement importantes d’ammonium et de phosphate, tandis que les éponges riches en microbes semblaient recycler les nutriments de façon plus interne et maintenir des rapports azote-phosphore plus équilibrés. Cela suggère que la composition des espèces d’éponges sur un seamount peut influencer non seulement la quantité de nutriment régénéré, mais aussi sa forme chimique.

Pourquoi cette usine de recyclage cachée importe

Pris ensemble, les résultats dressent le portrait de Schulz Bank comme d’une usine de recyclage des grands fonds : les éponges prélèvent du carbone dilué et difficile à utiliser et de l’oxygène dans l’eau, le transforment et libèrent des sous-produits riches en nutriments qui peuvent soutenir d’autres formes de vie dans l’océan obscur. Bien que les mesures soient techniquement difficiles et basées sur un nombre limité d’expériences, elles confirment que les zones d’éponges ne sont pas de simples habitats passifs mais des moteurs actifs du cycle du carbone et des nutriments. Comme des champs d’éponges similaires sont désormais découverts à travers les océans du monde, leur influence combinée pourrait affecter de manière significative la circulation des nutriments et de l’énergie dans les eaux profondes. Protéger ces communautés à croissance lente contre des menaces telles que le chalutage de fond, l’exploitation minière des grands fonds et les changements de circulation dus au climat est donc crucial pour préserver la santé et la productivité du vaste écosystème marin.»}

Citation: Hanz, U., Mueller, B., Bart, M.C. et al. Unveiling in situ oxygen, carbon and nutrient cycling of a sponge-driven biological hotspot in the arctic. Sci Rep 16, 7743 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41798-4

Mots-clés: éponges des grands fonds, cycle des nutriments, seamount arctique, flux de carbone, point chaud benthique